CZ34405U1

CZ34405U1 - Equipment for removing acutely toxic substances from the air, especially in emergency situations

Info

Publication number: CZ34405U1
Application number: CZ2020-37874U
Authority: CZ
Inventors: Jiří Kroužek; Pavel Mašín; Veronika Rippelová; Radek Škarohlíd; Jiří Hendrych; Václav Durďák
Original assignee: DEKONTA, a.s.; Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2020-09-22

Description

Zařízení pro odstraňování akutně toxických látek ze vzdušin, zejména při havarijních situacíchEquipment for the removal of acutely toxic substances from the air, especially in emergency situations

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká oblasti dekontaminace vzduchu, konkrétně zařízení pro odstraňování nebezpečných akutně toxických látek, včetně chemických bojových látek a infekcí ze vzdušin při nebezpečných nebo krizových situacích.The technical solution concerns the field of air decontamination, specifically equipment for the removal of dangerous acutely toxic substances, including chemical warfare agents and infections from the air in dangerous or crisis situations.

Dosavadní stav technikyPrior art

Z hlediska rizik pro obyvatelstvo se jeví jako velmi nebezpečné zejména rozšíření nebezpečných látek do vnitřního prostředí budov, a to jak neúmyslné v podobě havárií, např. v průmyslu, tak i úmyslné v podobě teroristických aktivit. Havarijní plány počítají s různými opatřeními za účelem zajištění bezpečnosti. Vedle řady preventivních či záchranných opatření je nutné uvažovat také o možnostech čištění vzniklého či vznikajícího nebezpečného vzduchu.From the point of view of risks for the population, it seems very dangerous to spread dangerous substances into the indoor environment of buildings, both unintentional in the form of accidents, eg in industry, and intentional in the form of terrorist activities. Emergency plans provide for various measures to ensure safety. In addition to a number of preventive or rescue measures, it is also necessary to consider the possibilities of cleaning the generated or emerging dangerous air.

Obecně lze za nebezpečné látky ve vzduchu považovat zejména těkavé organické sloučeniny zahrnující také chemické bojové látky, či některé anorganické látky. Těkavé organické sloučeniny se široce používají v průmyslu, nej častěji jako kapalná rozpouštědla, při jejich nakládání však unikají nebezpečné páry do ovzduší. Chemické bojové látky neboli chemické zbraně jsou zbraně, které objekt útoku zasáhnou anorganickými či organickými sloučeninami, jež působí na organismus dráždivě nebo akutně toxicky. Chemické zbraně jsou velice účinné při použití proti nechráněné živé síle voj sk nebo při zneužití proti civilnímu obyvatelstvu. Výroba je relativně levná, některé potenciální bojové chemické látky se používají v průmyslu jako suroviny ve velkém, např. chlor, kyanovodík, fosgen. Z toho vyplývá vysoká nebezpečnost těchto látek při havárii výrobního zařízení či cíleném útoku na ně. Bojové chemické látky se mohou vyskytovat ve skupenství pevném obvykle ve formě aerosolu, kapalném i plynném. Podobně nebezpečné látky však mohou vznikat také jako vedlejší či nechtěné produkty při různých průmyslových výrobách při technických potížích. Za nebezpečné látky lze považovat také rozptýlené biologické agens v ovzduší ve formě infekčního bioaerosolu, do této skupiny patří také biologické zbraně.In general, volatile organic compounds, including chemical warfare agents or certain inorganic substances, can be considered as dangerous substances in the air. Volatile organic compounds are widely used in industry, most often as liquid solvents, but when they are loaded, dangerous vapors escape into the air. Chemical warfare agents or chemical weapons are weapons that hit the object of attack with inorganic or organic compounds, which are irritating or acutely toxic to the organism. Chemical weapons are very effective when used against unprotected military forces or when abused against civilians. Production is relatively cheap, some potential chemical warfare agents are used in industry as raw materials in bulk, eg chlorine, hydrogen cyanide, phosgene. This results in a high danger of these substances in the event of an accident at the production facility or a targeted attack on them. Chemical warfare agents can be present in the solid state, usually in the form of an aerosol, both liquid and gaseous. However, similarly dangerous substances can also be formed as by-products or unwanted products in various industrial productions in the event of technical difficulties. Scattered biological agents in the air in the form of infectious bioaerosol can also be considered dangerous substances, this group also includes biological weapons.

Pro odstraňování nebezpečných organických látek ze vzdušin či jiných plynných proudů lze v průmyslové praxi použít řadu technologií, které lze dle účinku na tyto látky dělit na destruující a separační, kdy se aplikací technologie látky rozkládají, resp. separují ze vzdušného proudu. Spalování neboli termická oxidace j e sice účinná a spolehlivá metoda odstranění i vysokých obsahů těchto látek, ale vyžaduje, pro krizové situace nevhodný, neustálý přísun paliva a probíhá za velmi vysoké teploty. V průmyslu ve velkých objemech vzduchu s relativně nízkou, avšak akutně toxickou koncentrací těchto látek je spalování neekonomické, uplatní se spíše technologie adsorpce, nejčastěji na aktivní uhlí, která je velmi jednoduchou separační metodou, jež však spotřebovává velké množství materiálu během provozu z důvodu omezené kapacity adsorpčních náplní, a navíc produkuje nebezpečný odpad a potřebné zařízení vyžaduje značný prostor. Ještě větší prostorové a materiálové nároky pak má ekonomicky výhodná technologie biofiltrace, jejíž účinnost a spolehlivost je navíc nedostatečná.For the removal of hazardous organic substances from air or other gaseous streams, a number of technologies can be used in industrial practice, which can be divided into destructive and separating according to the effect on these substances, when substances decompose, resp. separate from the air stream. Combustion or thermal oxidation is an effective and reliable method of removing even high contents of these substances, but it requires, unsuitable for crisis situations, a constant supply of fuel and takes place at very high temperatures. In industry in large volumes of air with a relatively low but acutely toxic concentration of these substances, combustion is uneconomical, adsorption technology is used, most often on activated carbon, which is a very simple separation method, but consumes large amounts of material during operation due to limited capacity. adsorption charges, and in addition produces hazardous waste and the necessary equipment requires considerable space. The economically advantageous biofiltration technology has even greater space and material requirements, the efficiency and reliability of which is also insufficient.

Mezi pokročilé destruující metody umožňující materiálovou či energetickou úsporu pak patří katalytická či fotokatalytická oxidace látek, jejichž uplatnění je možné pouze za úzce vymezených podmínek, trpí nižší spolehlivostí a problémy spojenými s postupnou deaktivací povrchu katalyzátorů katalytickými jedy. Sofistikovaná zařízení se zdrojem plazmatického výboje mohou vykazovat vysokou účinnost, spolehlivě rozkládají organické látky s nižším podílem emisí produktů neúplného spálení oproti klasickému spalování, jsou také poměrně robustní z pohledu intervalu podmínek uplatnění, nevyžadují přísun paliva, pouze elektřiny a mohou být provozována za relativně mírných podmínek, zejména nižší teploty, což přináší značnou úsporu nákladů.Advanced destructive methods enabling material or energy savings include catalytic or photocatalytic oxidation of substances, the application of which is possible only under narrowly defined conditions, suffers from lower reliability and problems associated with the gradual deactivation of the catalyst surface by catalytic poisons. Sophisticated devices with a source of plasma discharge can show high efficiency, reliably decompose organic substances with lower emissions of incomplete combustion products compared to conventional combustion, are also relatively robust in terms of range of application conditions, do not require fuel supply, only electricity and can be operated under relatively mild conditions , especially lower temperatures, which brings significant cost savings.

-1 CZ 34405 UI-1 CZ 34405 UI

Nevýhodou jejich aplikace je vedlejší produkce oxidů dusíku a toxického ozonu částečnou oxidací nosného vzduchu, rovněž omezené výkonové a kapacitní parametry a vyšší pořizovací náklady. Tyto pokročilé metody vyžadují pro efektivní rozklad nebezpečných látek vždy rozličné výkonné zdroje energie, buď k ohřevu, nebo produkci UV záření, které patří mezi základní výkonové parametry zařízení. Pokročilejší technická úroveň těchto zdrojů energie pro rozklad látek pak dále zvyšuje efektivitu těchto technologií.The disadvantage of their application is the secondary production of nitrogen oxides and toxic ozone by partial oxidation of the carrier air, as well as limited power and capacity parameters and higher acquisition costs. These advanced methods always require various powerful energy sources for the efficient decomposition of hazardous substances, either for heating or the production of UV radiation, which are among the basic performance parameters of the device. The more advanced technical level of these energy sources for the decomposition of substances further increases the efficiency of these technologies.

Nad rámec rozkladu vzdušných organických kontaminantů aerosolové částice rozptýlené ve vzduchu, včetně bioaerosolu, lze odstraňovat prostou mechanickou filtrací, tato technika však trpí omezenou kapacitou a postupně narůstající tlakovou ztrátou zvyšující nároky na energii a vybavení a také provozní spolehlivost. V případě biologických agens se pak hojně využívá fotolytického rozkladu pomocí výkonných germicidních UV zářivek, které jsou v dezinfekci poměrně spolehlivé. Podobně spolehlivý pro dezinfekci je také proces ozonizace, kde však je nutné přebytečný ozon vzhledem k jeho toxicitě dodatečně odstraňovat.In addition to the decomposition of airborne organic contaminants, aerosol particles dispersed in the air, including bioaerosol, can be removed by simple mechanical filtration, but this technique suffers from limited capacity and gradually increasing pressure drop increasing energy and equipment requirements as well as operational reliability. In the case of biological agents, photolytic decomposition is then widely used by means of powerful germicidal UV lamps, which are relatively reliable in disinfection. The ozonation process is similarly reliable for disinfection, but it is necessary to additionally remove excess ozone due to its toxicity.

Na zařízení použitelné pro čištění vzduchu při nebezpečných krizových situacích, jako jsou havárie, infekce nebo teroristické aktivity, jsou kladeny značné požadavky zejména z pohledu spolehlivosti, účinnosti, výkonu a kapacity zařízení, rychlosti a automatizace jeho uplatnění při krizovém vývoji, bezpečnosti provozu, a v mnoha případech také z pohledu univerzálnosti uplatnění pro variabilní krizové scénáře. Energetická či materiálová náročnost provozu takové technologie, jakožto i nároky na prostor, patří rovněž mezi důležité charakteristiky zařízení z hlediska jeho uplatnění nejen při krizových situacích. Těmto charakteristikám obecně vychází vstříc aplikace pokročilých technik, zejména jejich efektivních kombinací.Equipment usable for air purification in dangerous crisis situations, such as accidents, infections or terrorist activities, is subject to significant requirements, in particular in terms of reliability, efficiency, performance and capacity of the equipment, speed and automation of its application in crisis development, operational safety, and in many cases also from the point of view of universality of application for variable crisis scenarios. The energy or material intensity of the operation of such technology, as well as the space requirements, are also among the important characteristics of the device in terms of its application not only in crisis situations. These characteristics are generally met by the application of advanced techniques, especially their effective combinations.

Je proto žádoucí vytvořit zařízení, které by spojovalo výhody zdroje plazmatického výboje a výhody procesů fotokatalýzy a katalytické oxidace do jednoho kombinovaného zařízení. Nabízí se proto odborníkovi jednoduché, prosté spojení těchto technických parametrů do jedné komory, ve které bude uspořádána trubice s katalyzátorem, a do které bude zaústěn zdroj plazmového výboje. Technologické faktory v podstatě vylučují nebo činí obtížným společný provoz těchto zařízení v jednom celku, zejména kvůli agresivním podmínkám v generovaném plazmatu, které jsou pro katalyzátory destrukční. Navíc je stále potřeba brát ohled na všechny limitující faktory použitých technologií, a to zejména v omezeném objemovém charakteru zdroje plazmatického výboje, který by v tomto případě byl nedostatečný, a tvorby ozonu během jeho provozu.It is therefore desirable to provide a device that combines the advantages of a plasma discharge source and the advantages of photocatalysis and catalytic oxidation processes into a single combined device. It is therefore proposed to the person skilled in the art to simply combine these technical parameters into a single chamber in which the catalyst tube will be arranged and into which the source of the plasma discharge will open. Technological factors essentially eliminate or make it difficult to operate these devices together in one unit, in particular due to the aggressive conditions in the generated plasma, which are destructive to the catalysts. In addition, all the limiting factors of the technologies used still need to be taken into account, especially in the limited volumetric nature of the plasma discharge source, which would be insufficient in this case, and the formation of ozone during its operation.

Úkolem tohoto technického řešení je proto vytvoření zařízení pro účinné a spolehlivé odstraňování vysoce nebezpečných akutně toxických organických látek, včetně chemických bojových látek a infekcí, ze vzdušin, kontaminací vzduchu při akutních haváriích, teroristických útocích či odstraňování běžných průmyslových emisí, které by odstraňovalo výše uvedené nedostatky, které by rychle, efektivně a ve velkých objemech odstraňovalo nebezpečné látky ze vzduchu, a především by vyřešilo technický problém s provozně stabilní, bezpečnou a spolehlivou kombinací dvou dosud známých technologií, tedy rozkladu znečišťujících látek pomocí mikrovlnami generovaného plazmatu a mikrovlnami podporovaného katalytického rozkladu znečišťujících látek, s efektivním systémem řízení a podporou mikrovlnného záření.The task of this technical solution is therefore to create equipment for effective and reliable removal of highly dangerous acutely toxic organic substances, including chemical warfare agents and infections, from air, air contamination in acute accidents, terrorist attacks or elimination of common industrial emissions, which would eliminate the above shortcomings. , which would quickly, efficiently and in large volumes remove hazardous substances from the air, and above all solve the technical problem with an operationally stable, safe and reliable combination of two known technologies, ie decomposition of pollutants by microwave-generated plasma and microwave-assisted catalytic decomposition of pollutants , with an efficient control system and microwave support.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Vytčený úkol je vyřešen pomocí zařízení pro odstraňování vysoce nebezpečných akutně toxických organických látek, včetně chemických bojových látek, ze vzdušin, zejména při havarijních situacích podle tohoto technického řešení. Zařízení zahrnuje hlavní vstup znečištěného vzduchu napojený na alespoň jeden zdroj mikrovlnného plazmatu, kterým protéká znečištěný vzduch.The set task is solved by means of equipment for the removal of highly dangerous acutely toxic organic substances, including chemical warfare agents, from the air, especially in emergency situations according to this technical solution. The device comprises a main inlet of polluted air connected to at least one source of microwave plasma through which the polluted air flows.

Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že znečištěný vzduch se po vstupu do zařízení rozdělí na dva proudy tak, že zdroj mikrovlnného plazmatu je opatřen prvním vstupem pro první proud znečištěného vzduchu a výstupem zdroje mikrovlnného plazmatu. Ve zdroji mikrovlnnéhoThe essence of this technical solution lies in the fact that the polluted air is divided into two streams after entering the device so that the microwave plasma source is provided with a first inlet for the first stream of polluted air and an outlet of the microwave plasma source. In the microwave source

- 2 CZ 34405 UI plazmatu dochází k prvotnímu odstranění části znečišťujících látek ze vzduchu. Procházející znečištěný vzduch lze charakterizovat jako nosný plyn, který se průchodem koncentrovaným a výkonným mikrovlnným polem objemově ionizuje, čímž napomáhá rozkladu a odstranění kontaminujících látek z prvního proudu znečištěného vzduchu. Zdroj mikrovlnného plazmatu je v oblasti výstupu napojen na průtočnou křemennou trubici uspořádanou v oxidačním prostoru plazmo-oxidační komory. Fotokatalyzátor je uspořádán v plazmo-oxidační komoře, která má oxidační prostor a směšovací prostor. V oxidačním prostoru je umístěna průtočná křemenná trubice, kolem které je uspořádán fotokatalyzátor. Oxidační prostor má dále ve své spodní části uspořádán druhý vstup pro druhý proud znečištěného vzduchu vedený k fotokatalyzátoru. Do směšovacího prostoru je vyústěna křemenná trubice i výstup z fotokatalyzátoru a dochází zde ke smísení prvního proudu znečištěného vzduchu procházejícího zdrojem mikrovlnného plazmatu a křemennou trubicí zbaveného alespoň části znečišťujících organických látek a druhého proudu znečištěného vzduchu vstupujícího až do plazmo-oxidační komory. První proud znečištěného vzduchu procházející do směšovacího prostoru plazmo-oxidační komory tvořen energeticky excitovaným vzdušným proudem se smíchá se zbylou částí toku znečištěného vzduchu, tedy s druhým proudem. Jedná se o obdobu spalovací komory, ale teplota v plazmo-oxidační komoře dosáhne teploty maximálně 450 °C, při směšování prvního a druhého proudu znečištěného vzduchu spíše klesá pod 200 °C. Mikrovlnné plazma lze charakterizovat] ako nízkoteplotní plazma, což představuje jednu z výhod zařízení podle tohoto technického řešení.- 2 CZ 34405 Plasma UI initially removes part of the pollutants from the air. The passing polluted air can be characterized as a carrier gas which is ionized by volume through a concentrated and powerful microwave field, thereby aiding in the decomposition and removal of contaminants from the first stream of polluted air. The microwave plasma source is connected in the outlet area to a flow quartz tube arranged in the oxidation space of the plasma oxidation chamber. The photocatalyst is arranged in a plasma-oxidation chamber having an oxidation space and a mixing space. A flow quartz tube is placed in the oxidation space, around which a photocatalyst is arranged. The oxidation space further has in its lower part a second inlet for a second stream of polluted air led to the photocatalyst. The quartz tube and the photocatalyst outlet open into the mixing space and mix the first stream of polluted air passing through the microwave plasma source and the quartz tube free of at least part of the organic pollutants and the second stream of polluted air entering the plasma oxidation chamber. The first stream of polluted air passing into the mixing space of the plasma-oxidation chamber formed by the energetically excited air stream is mixed with the remaining part of the stream of polluted air, i.e. with the second stream. It is similar to a combustion chamber, but the temperature in the plasma-oxidation chamber reaches a maximum temperature of 450 ° C, while mixing the first and second streams of polluted air rather drops below 200 ° C. Microwave plasma can be characterized as a low-temperature plasma, which is one of the advantages of the device according to this technical solution.

Zařízení dále zahrnuje alespoň jednu reaktorovou nádobu s katalyzátorem pro katalytickou oxidaci organických látek zbylých ve znečištěném vzduchu, který je již částečně zbaven organických látek. Reaktorová nádoba je napojena na výstup ze směšovacího prostoru plazmo-oxidační komory a je opatřena generátorem mikrovln pro katalytickou oxidaci organických látek a výstupem vyčištěného vzduchu. Generátor mikrovln pro katalytickou oxidaci organických látek v reaktorové nádobě napomáhá zahřívání katalytického lože v celém objemu homogenně na teplotu pro efektivní odstraňování zbylých znečišťujících reziduí ve vzduchu procesem katalytické oxidace. V katalytickém loži se odstraňují také vedlejší produkty oxidace vzduchu, tedy ozon a oxidy dusíku, pomocí nichž zároveň dochází k destrukci znečišťujících reziduí a průběžné regeneraci povrchu katalyzátorů.The device further comprises at least one reactor vessel with a catalyst for the catalytic oxidation of organic substances remaining in the polluted air, which is already partially free of organic substances. The reactor vessel is connected to the outlet of the mixing space of the plasma oxidation chamber and is provided with a microwave generator for the catalytic oxidation of organic substances and an outlet for purified air. A microwave generator for the catalytic oxidation of organic matter in the reactor vessel assists in heating the catalyst bed throughout the volume homogeneously to a temperature for effective removal of residual contaminants in the air by the catalytic oxidation process. The by-products of air oxidation, i.e. ozone and nitrogen oxides, are also removed in the catalytic bed, which at the same time destroys the contaminating residues and continuously regenerates the surface of the catalysts.

Inovativní zařízení využívá pokročilé mikrovlnné techniky pro podpoření účinku aplikovaných technik. Mikrovlnné záření interaguje s materiály specifickým způsobem, u některých vede k mikrovlnnému ohřevu, ale vyznačuje se právě selektivitou k různým matricím. Jeho další charakteristika v podobě objemového ohřevu a potenciálu tvorby přehřátých míst, a to i v mikroměřítku, společně s jeho mechanismy může za určitých podmínek přinášet v porovnání s běžnými technikami ohřevu značnou úsporu energie anebo zvýšení výtěžku některých chemických procesů, často právě katalytických. Mikrovlnami generované plazma patří v současnosti mezi nej spolehlivější state-of-art techniky tvorby nízko-teplotního plazmatu vyznačující se rovněž objemovým charakterem, vysokou mírou excitace ionizovaných částic za relativně nízké teploty, což také ve vyvíjené technologii přináší energetickou úsporu a zvýšení rozkladného účinku, a tedy i kapacity a výkonu technologie, které jsou základními parametry při aplikaci technologie v uvedených nebezpečných situacích.The innovative device uses advanced microwave techniques to support the effect of applied techniques. Microwave radiation interacts with materials in a specific way, in some it leads to microwave heating, but it is characterized by selectivity to different matrices. Its other characteristics in the form of volume heating and the potential for superheated spots, even on a microscale, together with its mechanisms can under certain conditions bring significant energy savings or increase the yield of some chemical processes, often catalytic, compared to conventional heating techniques. Microwave-generated plasma is currently one of the most reliable state-of-the-art low-temperature plasma generation techniques, also characterized by volumetric character, high rate of excitation of ionized particles at relatively low temperatures, which also saves energy and increases the decomposition effect in the developed technology, and thus also the capacity and performance of the technology, which are the basic parameters for the application of the technology in these dangerous situations.

Ve výhodném provedení zařízení dále zahrnuje alespoň jeden protiproudý tepelný výměník typu vzduch-vzduch. První okruh tepelného výměníku má na vstupu přiveden výstup vyčištěného vzduchu z reaktorové nádoby a na výstup má připojeno vedení pro odvod ochlazeného vyčištěného vzduchu. Druhý okruh tepelného výměníku má na vstup připojen přívod druhého proudu znečištěného vzduchu a na jeho výstup je připojeno vedení druhého proudu znečištěného vzduchu, napojené na druhý vstup do oxidačního prostoru plazmo-oxidační komory. První okruh tedy zajišťuje ohřátí vstupujícího znečištěného vzduchu teplem vycházejícím z reaktorové nádoby a druhý okruh zajišťuje chlazení vyčištěného vzduchu vycházejícího z reaktorové nádoby přicházejícím znečištěným vzduchem. Na vstupuje tepelný výměník opatřen regulátorem průtoku druhého proudu znečištěného vzduchu pro možnou regulaci průtoku druhého proudu znečištěného vzduchu, která je důležitá při míšení prvního a druhého proudu. Vedení pro odvod ochlazenéhoIn a preferred embodiment, the device further comprises at least one air-to-air countercurrent heat exchanger. The first heat exchanger circuit has an outlet for purified air from the reactor vessel at the inlet and a line for the removal of cooled purified air is connected to the outlet. The second circuit of the heat exchanger has an inlet of a second stream of polluted air connected to the inlet and a line of a second stream of polluted air connected to its outlet, connected to the second inlet to the oxidation space of the plasma-oxidation chamber. Thus, the first circuit provides heating of the incoming polluted air by the heat coming from the reactor vessel and the second circuit provides cooling of the purified air leaving the reactor vessel by the incoming polluted air. The heat exchanger is provided with a flow regulator of the second polluted air stream for possible regulation of the flow of the second polluted air stream, which is important when mixing the first and second streams. Cooled drain line

-3CZ 34405 UI vyčištěného vzduchu z tepelného výměníku je opatřeno alespoň jedním deozonizátorem pro odstranění ozonu z vyčištěného vzduchu, který je opatřen výstupem vyčištěného vzduchu zbaveného ozonu. Ozon vzniká jako vedlejší produkt oxidace v plazmo-oxidační komoře, částečně je spotřebován při katalytickém rozkladu organických látek v reaktorové nádobě. Takto vyčištěný vzduch, zbavený znečišťujících organických látek a nebezpečného ozonu, lze snadno a rychle vypouštět do atmosféry, ven ze zařízení.-3GB 34405 The UI of the purified air from the heat exchanger is provided with at least one deozonizer for removing ozone from the purified air, which is provided with an ozone-free purified air outlet. Ozone is formed as a by-product of oxidation in the plasma-oxidation chamber, it is partly consumed during the catalytic decomposition of organic substances in the reactor vessel. The air cleaned in this way, free of organic pollutants and dangerous ozone, can be easily and quickly discharged into the atmosphere, out of the plant.

Efektivní design zařízení dle technického řešení při použití kombinace fotokatalýzy a zdroje plazmatu s efektivním řízením procesu umožňuje využít pozitivního potenciálu obou prvků. Proces katalytické oxidace může naopak ozon využít jako účinný oxidant, tím ho eliminovat, stejně tak ale využívá i odpadní teplo ze zdroje plazmatu, oboje pak ke zvýšení výkonu a kapacity celého zařízení.The efficient design of the device according to the technical solution using a combination of photocatalysis and a plasma source with effective process control allows to use the positive potential of both elements. On the contrary, the catalytic oxidation process can use ozone as an effective oxidant, thus eliminating it, but it also uses waste heat from the plasma source, both to increase the performance and capacity of the entire plant.

Zdroj mikrovlnného plazmatu je opatřen generátorem mikrovln pro plazma, mikrovlnným tunerem, kompresorem pro zapalování a přívodem pracovního vzduchu. Kompresor pro zapalování zajišťuje přívod vzduchu a je opatřen jednoduchých zapalovačem napomáhajícím zdroji mikrovlnného plazmatu k zahájení generování plazmatu. Přívod pracovního vzduchu zajišťuje efektivní a bezpečné fungování generovaného plazmatu, neboť vytváří ochrannou vrstvu zaj išťuj ící separaci plazmatu od vnitřní stěny křemenné trubice.The microwave plasma source is equipped with a microwave microwave generator, a microwave tuner, an ignition compressor and a working air supply. The ignition compressor provides air supply and is equipped with a simple igniter assisting the microwave plasma source to initiate plasma generation. The supply of working air ensures efficient and safe operation of the generated plasma, as it creates a protective layer ensuring the separation of the plasma from the inner wall of the quartz tube.

Ve výhodném uspořádání je první vstup pro první proud znečištěného vzduchu opatřen výpamíkem s tlakovým ventilem páry pro přídavné ovlhčení prvního proudu vzdušiny napomáhajícímu tvorbě hydroxylových a hydroperoxylových radikálů ve zdroji plazmatu a plazmo-oxidační komoře, které se významně podílejí na rozkladu znečišťujících látek, a dále je opatřen regulátorem průtoku prvního proudu znečištěného vzduchu plazmatem. Regulátor průtoku prvního proudu znečištěného vzduchu plazmatem je důležitý zejména z důvodu omezené objemové kapacity zdroje mikrovlnného plazmatu a řízení jeho výkonu, tudíž pro efektivní nájezd zařízení do pracovního režimu, pro kontinuální efektivní provoz a nezahlcení zdroje mikrovlnného plazmatu znečištěným vzduchem.In a preferred embodiment, the first inlet for the first stream of polluted air is provided with a vapor with a steam pressure valve for additional wetting of the first stream of air to aid in the formation of hydroxyl and hydroperoxyl radicals in the plasma source and plasma-oxidation chamber which significantly contribute to the decomposition of pollutants. fitted with a plasma flow controller for the first flow of polluted air. The regulator of the flow of the first stream of polluted air through the plasma is important mainly due to the limited volume capacity of the microwave plasma source and control of its power, thus for efficient operation of the device, continuous operation and non-flooding of the microwave plasma source with polluted air.

Plazmo-oxidační komora je s výhodou vytvořena jako válcová nádoba a fotokatalyzátor tvoří vnitřní mezikruží obklopující křemennou trubici. Plazmo-oxidační komora může být i kuželovitá nádoba. Fotokatalyzátor je výhodně tvořen oxidem titaničitým T1O2 naneseným na nosiči, který využije část UV záření tvořeného plazmatem k dalšímu částečnému rozkladu kontaminace, tedy znečišťujících látek ve vzduchu.The plasma oxidation chamber is preferably formed as a cylindrical vessel and the photocatalyst forms an inner annulus surrounding the quartz tube. The plasma oxidation chamber can also be a conical vessel. The photocatalyst is preferably composed of titanium dioxide T1O2 deposited on a support, which uses part of the UV radiation generated by the plasma to further partially decompose the contamination, i.e. the pollutants in the air.

Ve výhodném provedení je reaktorová nádoba neboli katalytický reaktor, která je vytvořena ve tvaru válce s dvojitým pláštěm. Vzdálenost mezi vnitřním pláštěm a vnějším pláštěm je nejméně rovna vlnové délce generátoru mikrovln pro oxidaci organických látek. Generátor mikrovln pro oxidaci organických látek zajišťuje ohřev katalytického lože katalyzátoru na efektivní teplotu pro oxidaci látek, která se pohybuje v rozmezí 100 až 300 °C. Vnitřní prostor vymezený vnitřním pláštěm reaktorové nádoby je s výhodou vyplněn granulovaným katalyzátorem na bázi oxidu hlinitého impregnovaného oxidy kobaltu a/nebo manganu, nebo nesoucím vzácný kov, nej častěji paladium nebo platinu. Reaktorová nádoba je dále opatřena vstupním teploměrem, středovým teploměrem a výstupním teploměrem, kde tyto teploměry sledují teplotu vzduchu na vstupu, teplotu katalyzátoru a teplotu vzduchu na výstupu z reaktorové nádoby.In a preferred embodiment, the reactor vessel is a catalytic reactor which is formed in the shape of a double-shell cylinder. The distance between the inner shell and the outer shell is at least equal to the wavelength of the microwave generator for the oxidation of organic substances. The microwave generator for the oxidation of organic substances ensures the heating of the catalyst bed of the catalyst to an effective temperature for the oxidation of substances, which is in the range of 100 to 300 ° C. The inner space defined by the inner shell of the reactor vessel is preferably filled with a granular alumina catalyst impregnated with cobalt and / or manganese oxides, or bearing a noble metal, most often palladium or platinum. The reactor vessel is further provided with an inlet thermometer, a central thermometer and an outlet thermometer, wherein these thermometers monitor the inlet air temperature, the catalyst temperature and the outlet air temperature from the reactor vessel.

Zařízení je dále opatřeno klíčovým systémem ovládání a měření, zahrnuje tedy řídicí jednotku, do které je napojen mikrovlnný tuner, generátor mikrovln pro plazma, regulátor průtoku prvního proudu znečištěného vzduchu, kompresor pro zapalování, regulátor průtoku druhého proudu znečištěného vzduchu, generátor mikrovln pro katalyzátor, vstupní teploměr, středový teploměr a výstupní teploměr. Je nutné pro provoz v praxi mít technologii využívající zařízení podle tohoto technického řešení plně automatizovanou. Proto je důležité v případě plazmatu i katalýzy zajistit automatický pozvolný nájezd technologie do plného výkonu, a navíc je nutné zajistit automatickouThe device is further provided with a key control and measurement system, i.e. it includes a control unit to which a microwave tuner, a plasma microwave generator, a flow regulator of the first polluted air stream, an ignition compressor, a flow regulator of the second polluted air stream, a catalyst microwave generator are connected, inlet thermometer, center thermometer and outlet thermometer. It is necessary for operation in practice to have the technology using the equipment according to this technical solution fully automated. Therefore, in the case of plasma and catalysis, it is important to ensure the automatic gradual entry of the technology to full power, and in addition it is necessary to ensure the automatic

-4CZ 34405 UI regulaci ohřevu katalyzátoru, jako je udržení cílové teploty, případně reagovat na variabilitu procesu.-4CZ 34405 UI control of catalyst heating, such as maintaining the target temperature, possibly responding to process variability.

Výhody zařízení pro odstraňování nebezpečných akutně toxických látek ze vzdušin, včetně chemických bojových látek a infekcí, podle tohoto technického řešení spočívají zejména v tom, že jej lze využít okamžitě při akutních haváriích, teroristických útocích či pro odstraňování běžných emisí, rychle, efektivně a ve velkých objemech odstraňuje nebezpečné látky, jako jsou chemické a biologické bojové látky či těkavé organické sloučeniny ze vzdušin, což především řeší technický problém provozně stabilní, bezpečné a spolehlivé kombinace pokročilých technik.The advantages of equipment for the removal of hazardous acutely toxic substances from the air, including chemical warfare agents and infections, according to this technical solution are mainly that it can be used immediately in acute accidents, terrorist attacks or to eliminate common emissions, quickly, efficiently and in large volumes removes hazardous substances such as chemical and biological warfare agents or volatile organic compounds from the air, which primarily solves the technical problem of operationally stable, safe and reliable combination of advanced techniques.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:The mentioned technical solution will be explained in more detail in the following figures, where:

obr. 1 znázorňuje schematický pohled na zařízení, a obr. 2 znázorňuje schéma řídicí jednotky.Fig. 1 shows a schematic view of the device, and Fig. 2 shows a diagram of a control unit.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of implementing a technical solution

Zařízení pro odstraňování organických látek, zejména chemických bojových látek ze vzdušin podle tohoto technického řešení zobrazené na obr. 1 využívá dvou fúnkčních chemicko-technologických kroků - rozkladu znečišťujících látek pomocí mikrovlnami generovaného plazmatu a mikrovlnami podporovaného katalytického rozkladu znečišťujících látek. Do zařízení vstupuje znečištěný vzduch hlavním vstupem 33, který se následně rozdělí do dvou větví. První větev vedoucí první proud znečištěného vzduchuje vytvořena jako potrubí opatřené výpamíkem 3 s tlakovým ventilem 2 páry. První proud znečištěného vzduchuje dále veden potrubím přes regulátor 4 průtoku prvního proudu znečištěného vzduchu plazmatem, které je zaústěno prvním vstupem 1 pro první proud znečištěného vzduchu do spodní části zdroje 6 mikrovlnného plazmatu.The device for removing organic substances, especially chemical warfare agents from air according to this technical solution shown in Fig. 1 uses two functional chemical-technological steps - decomposition of pollutants by microwave-generated plasma and microwave-assisted catalytic decomposition of pollutants. The polluted air enters the device through the main inlet 33, which is then divided into two branches. The first branch carrying the first stream of polluted air is formed as a pipe provided with a baffle 3 with a steam pressure valve 2. The first stream of polluted air is further led by a pipe through the flow regulator 4 of the first stream of polluted air through the plasma, which opens with a first inlet 1 for the first stream of polluted air to the lower part of the microwave plasma source 6.

Druhá větev vedoucí druhý proud znečištěného vzduchuje taktéž vytvořena jako potrubí. Potrubí je opatřeno regulátorem 14 průtoku druhého proudu znečištěného vzduchu plazmo-oxidační komorou 11 a je zaústěno do protiproudého tepelného výměníku 20 typu vzduch-vzduch přívodem 26 druhého proudu znečištěného vzduchu. Druhý proud znečištěného vzduchu opouští tepelný výměník 20 vedením 27 druhého proudu znečištěného vzduchu, které je napojeno na druhý vstup Γ pro druhý proud znečištěného vzduchu do plazmo-oxidační komory 11. Tak je vytvořen první okruh protiproudého tepelného výměníku 20. a je zajištěno přivedení prvního i druhého proudu znečištěného vzduchu do zařízení, ve kterém probíhá odstranění nebezpečných akutně toxických látek ze vzduchu.The second branch carrying the second stream of polluted air is also formed as a duct. The pipe is provided with a regulator 14 of the flow of the second stream of polluted air by the plasma-oxidation chamber 11 and is opened into a countercurrent heat exchanger 20 of the air-air type by an inlet 26 of the second stream of polluted air. The second polluted air stream leaves the heat exchanger 20 via a second polluted air stream line 27, which is connected to a second inlet Γ for the second polluted air stream into the plasma oxidation chamber 11. Thus, a first countercurrent heat exchanger circuit 20 is formed and the first a second stream of polluted air to the plant, where the removal of hazardous acutely toxic substances from the air takes place.

Objemová kapacita zdroje 6 mikrovlnného plazmatu je 250 až 500 1/min. V průběhu procesu odstraňování organických látek dochází k postupnému navyšování objemové kapacity až na maximální hodnotu 500 1/min, k čemuž slouží regulátor 4 průtoku prvního proudu znečištěného vzduchu plazmatem, který je napojen na řídicí jednotku 23. která reguluje na základě dat průtok a výkon mikrovln, a tudíž účinnost a výkon zařízení.The volume capacity of the microwave plasma source 6 is 250 to 500 1 / min. During the process of removing organic substances, the volume capacity is gradually increased up to a maximum value of 500 1 / min, which is used by the flow regulator 4 of the first stream of polluted air through the plasma, which is connected to the control unit 23. , and therefore the efficiency and performance of the device.

Zdroj 6 mikrovlnného plazmatu je opatřen generátorem 9 mikrovln pro plazma o výkonu 6 kW, který sestává ze zdroje napájení a magnetronové hlavy s vlnovodným příslušenstvím. Dále je zdroj 6 mikrovlnného plazmatu opatřen mikrovlnným tunerem 8, který je nezbytný pro zajištění zapálení plazmatu, jeho ovládání je citlivé, proto je mikrovlnný tuner 8 elektricky, softwarově ovládaný, napojený na řídicí jednotku 23. Zdroj 6 mikrovlnného plazmatu je dále opatřen kompresorem 7 pro zapalování se zapalovačem a přívodem 5 pracovního vzduchu, který je tvořen čerpadlem okolního vzduchu.The microwave plasma source 6 is provided with a 6 kW plasma generator 9 with a power of 6 kW, which consists of a power supply and a magnetron head with waveguide accessories. Furthermore, the microwave plasma source 6 is provided with a microwave tuner 8, which is necessary to ensure plasma ignition, its control is sensitive, therefore the microwave tuner 8 is electrically, software controlled, connected to the control unit 23. The microwave plasma source 6 is further provided with a compressor 7 for ignition with a lighter and a working air supply 5, which is formed by an ambient air pump.

-5CZ 34405 UI-5CZ 34405 UI

Na výstup 30 ze zdroje 6 mikrovlnného plazmatu nasedá plazmo-oxidační komora 11. Plazmooxidační komora 11 je vytvořena jako válcová nádoba o průměru 20 cm a je rozdělena do oxidačního prostoru 31 ve své spodní části a směšovacího prostoru 32 ve své horní části. Středem plazmo-oxidační komory 11 prochází křemenná trubice 10. která svým spodním koncem zasahuje do zdroje 6 mikrovlnného plazmatu, a do které je veden první proud znečištěného vzduchu, ve kterém již došlo k prvotnímu rozkladu organických látek pomocí generovaného plazmatu. První proud znečištěného vzduchu prochází křemennou trubicí 10 a ústí do směšovacího prostoru 32 plazmo-oxidační komory 11. Ve spodní části plazmo-oxidační komory 11 je vytvořen druhý vstup 1' pro druhý proud znečištěného vzduchu, druhý proud znečištěného vzduchu prochází ze spodní části plazmo-oxidační komory 11 do horní části plazmo-oxidační komory 11. konkrétně do směšovacího prostoru 32. Kolem křemenné trubice JO je vytvořeno mezikruží z fotokatalyzátoru 12, který je tvořen oxidem titaničitým naneseným na nosiči, konkrétně průtočné 3D struktuře ve formě mřížky, napomáhající rozkladu organických látek z druhého proudu znečištěného vzduchu, který nebyl ošetřen mikrovlnným plazmatem. V jiném příkladu provedení může být fotokatalyzátor 12 vytvořen jako síť nebo sada prstenců uspořádaných nad sebou. V horní části plazmo-oxidační komory 11, tedy ve směšovacím prostoru 32 dochází k promísení prvního proudu a druhého proudu znečištěného vzduchu, a tento smísený vzduch následně vstupuje do reaktorové nádoby 16. která je připojena na výstup plazmo-oxidační komory 11.The plasma oxidation chamber 11 sits on the outlet 30 from the microwave plasma source 6. The plasma oxidation chamber 11 is formed as a cylindrical vessel with a diameter of 20 cm and is divided into an oxidation space 31 in its lower part and a mixing space 32 in its upper part. The quartz tube 10 passes through the center of the plasma-oxidation chamber 11, which with its lower end extends into the microwave plasma source 6, and into which the first stream of polluted air is led, in which the organic matter has already been initially decomposed by the generated plasma. The first stream of polluted air passes through the quartz tube 10 and opens into the mixing space 32 of the plasma oxidation chamber 11. In the lower part of the plasma oxidation chamber 11 a second inlet 1 'is formed for the second stream of polluted air, the second stream of polluted air passes from the bottom of the plasma. oxidation chamber 11 to the upper part of the plasma-oxidation chamber 11, specifically to the mixing space 32. Around the quartz tube JO, an annulus is formed of a photocatalyst 12, which is formed by titanium dioxide supported on a support, specifically a flowing 3D structure in the form of a grid. from a second stream of polluted air that has not been treated with microwave plasma. In another exemplary embodiment, the photocatalyst 12 may be formed as a network or a set of rings arranged one above the other. In the upper part of the plasma oxidation chamber 11, i.e. in the mixing space 32, the first stream and the second stream of polluted air are mixed, and this mixed air subsequently enters the reactor vessel 16, which is connected to the outlet of the plasma oxidation chamber 11.

Reaktorová nádoba 16 je vytvořena jako válcová nádoba s dvojitým pláštěm. Průměr vnějšího pláště je 60 cm, průměr vnitřního pláště je 30 cm, dutina vytvořená mezi vnějším pláštěm a vnitřním pláštěm je tedy 15 cm po celém obvodu. Vnější plášť je vytvořen z oceli, vnitřní plášť je skleněný. Vnitřní prostor vymezený vnitřním pláštěm je vyplněn granulovaným katalyzátorem 15 pro katalytickou oxidaci organických látek na bázi oxidu hlinitého impregnovaného manganem v oxidované formě. V jiném příkladu provedení může být katalyzátor 15 na bázi oxidu hlinitého impregnovaného kobaltem nebo společně manganem a kobaltem v oxidované formě. Z boční strany je do reaktorové nádoby 16 připojen generátor 19 mikrovln pro katalytickou oxidaci organických látek s výkonem 6 kW. Mikrovlny interagují s katalyzátorem 15, snadno penetrují vnitřním skleněným pláštěm a celou vsádkou katalytického lože, atak dochází khomogennímu prohřátí celého objemu lože katalyzátoru 15, a odstranění zbytkových znečišťujících látek přítomných ve vzduchu. Reaktorová nádoba 16 je na vstupu ze směšovacího prostoru 32 plazmo-oxidační komory 11 opatřena vstupním teploměrem 13, který je plynový, je umístěný přímo veprostřed smíšeného proudu procházejícího vzduchu a měří teplotu vzduchu vystupujícího z plazmo-oxidační komory 11. Dále je reaktorová nádoba 16 opatřena infračerveným středovým teploměrem 17. který zaznamenává teplotu katalyzátoru 15 ve středu katalytického lože, a výstupním teploměrem 18 ve formě termočlánku na výstupu 24 vyčištěného vzduchu z reaktorové nádoby 16 měřící maximální teplotu vzduchu dosaženou jeho prostupem katalytickým ložem. Data ze vstupního teploměru 13. středového teploměru 17 a výstupního teploměru 18 vyhodnocuj e řídicí j ednotka 23 a na j ej ich základě řídí automaticky výkon generátoru 19 mikrovln pro katalytickou oxidaci organických látek. Reaktorová nádoba 16 je ve své horní části opatřena výstupem 24 vyčištěného vzduchu, který je zaústěn do tepelného výměníku 20.The reactor vessel 16 is formed as a cylindrical vessel with a double jacket. The diameter of the outer shell is 60 cm, the diameter of the inner shell is 30 cm, so that the cavity formed between the outer shell and the inner shell is 15 cm around the entire circumference. The outer shell is made of steel, the inner shell is made of glass. The inner space defined by the inner shell is filled with a granular catalyst 15 for the catalytic oxidation of organic substances based on alumina impregnated with manganese in oxidized form. In another exemplary embodiment, the alumina catalyst 15 may be impregnated with cobalt or together with manganese and cobalt in oxidized form. From the side, a microwave generator 19 for the catalytic oxidation of organic substances with a power of 6 kW is connected to the reactor vessel 16. The microwaves interact with the catalyst 15, easily penetrate the inner glass jacket and the entire catalyst bed charge, homogeneously heat the entire volume of the catalyst bed 15, and remove residual contaminants present in the air. The reactor vessel 16 is provided with an inlet thermometer 13 at the inlet from the mixing space 32 of the plasma oxidation chamber 11, which is gaseous, is located directly in the middle of the mixed flowing air and measures the temperature of the air leaving the plasma oxidation chamber 11. Furthermore, the reactor vessel 16 is provided an infrared central thermometer 17, which records the temperature of the catalyst 15 in the center of the catalyst bed, and an outlet thermometer 18 in the form of a thermocouple at the outlet 24 of purified air from the reactor vessel 16 measuring the maximum air temperature achieved by its passage through the catalyst bed. The data from the inlet thermometer 13 of the central thermometer 17 and the outlet thermometer 18 are evaluated by the control unit 23 and on the basis of them they automatically control the power of the microwave generator 19 for the catalytic oxidation of organic substances. The reactor vessel 16 is provided in its upper part with an outlet 24 of purified air, which opens into a heat exchanger 20.

Do protiproudého tepelného výměníku 20 je zaústěn výstup 24 vyčištěného vzduchu a vychází zněj vedení 25 pro odvod ochlazeného vyčištěného vzduchu, které vytvářejí druhý okruh protiproudého tepelného výměníku 20. Vedení 25 pro odvod ochlazeného vyčištěného vzduchuje opatřeno teploměrem 29 na výstupu kontrolujícím teplotu odcházejícího vyčištěného vzduchu a dále je opatřeno deozonizátorem 21 pro odstranění zbytkového ozonu z vyčištěného vzduchu a výstupem 28 vyčištěného vzduchu zbaveného ozonu se senzorem 22 složení vyčištěného vzduchu. Odtud je vyčištěný vzduch zbavený organických látek a ozonu vypouštěn ze zařízení do atmosféry.A purge air outlet 24 opens into the countercurrent heat exchanger 20 and exits a cooled purge air outlet line 25 therefrom, which forms a second circuit of the countercurrent heat exchanger 20. The cooled purge air outlet line 25 is provided with an outlet thermometer 29 controlling the leaving purge air temperature and further it is provided with a deosonizer 21 for removing residual ozone from the purified air and an outlet 28 for purified ozone-depleted air with a purified air composition sensor 22. From there, the cleaned air, free of organic matter and ozone, is discharged from the plant into the atmosphere.

Znečištěný vzduch přiváděný do zařízení podle tohoto technického řešení je tedy za hlavním vstupem 33 znečištěného vzduchu do zařízení rozdělen na dva proudy. První proud je do zařízení přiváděn prvním vstupem 1 pro první proud znečištěného vzduchu a druhý proud je do zařízeníThe polluted air supplied to the device according to this technical solution is thus divided into two streams behind the main inlet 33 of the polluted air into the device. The first stream is fed to the device through the first inlet 1 for the first stream of polluted air and the second stream is fed to the device

-6CZ 34405 UI přiváděn druhým vstupem 1' pro druhý proud znečištěného vzduchu. První proud je nejprve zbaven přebytečné vodní páry a vstupuje do zdroje 6 mikrovlnného plazmatu, kde působením mikrovlnného plazmatu dochází k odstranění části znečišťujících organických látek ze vzduchu. Takto upravený první proud zbavený části znečišťujících organických látek je přiváděn do křemenné trubice 10 v plazmo-oxidační komoře JT a je smísen s druhým proudem znečištěného vzduchu ve směšovacím prostoru 32 plazmo-oxidační komory 11, kam byl druhý proud veden z druhého vstupu Γ.. Takto smísený vzduch následně vstupuje do reaktorové nádoby 16, kde je působením mikrovln a přítomností katalyzátoru 15 odstraněn zbytek organických látek. Vyčištěný vzduch, který je ale ohřátý na teplotu až 250 °C vstupuje do tepelného výměníku 20 a ohřívá přiváděný druhý proud znečištěného vzduchu, který následně vstupuje do druhého vstupu Γ plazmo-oxidační komory 11. Vyčištěný vzduch následně prochází deozonizátorem 21. kde dojde k odstranění vzniklého ozonu průchodem vzduchu vrstvou granulovaného aktivního uhlí nebo zeolitu a přes senzor 22 vlastností vyčištěného vzduchuje vypouštěn vyčištěný vzduch zbavený i ozonu ven ze zařízení.-6GB 34405 UI supplied by the second inlet 1 'for the second polluted air stream. The first stream is first freed of excess water vapor and enters the microwave plasma source 6, where the action of the microwave plasma removes part of the organic pollutants from the air. The thus-prepared first stream free of some organic pollutants is fed to a quartz tube 10 in the plasma oxidation chamber JT and is mixed with a second stream of polluted air in the mixing space 32 of the plasma oxidation chamber 11, to which the second stream was led from the second inlet. The air thus mixed then enters the reactor vessel 16, where the residual organic matter is removed by the action of microwaves and the presence of the catalyst 15. However, the purified air, which is heated to a temperature of up to 250 ° C, enters the heat exchanger 20 and heats the supplied second stream of polluted air, which subsequently enters the second inlet Γ of the plasma oxidation chamber 11. The purified air then passes through a deosonizer 21 where of ozone formed by the passage of air through a layer of granular activated carbon or zeolite and through the sensor 22 of the properties of the purified air, the purified air depleted of ozone depleted from the device is discharged.

Jak je znázorněno na obr. 2, data z teploměrů 13. 17.18, regulátory 4, 14 průtoku, generátory 9, 19 mikrovln, mikrovlnný tuner 8 a kompresor 7 pro zapalování jsou svedeny do řídicí jednotky 23, kteráje opatřena softwarovým modulem. V řídicí jednotce 23 jsou data uložena v datovém úložišti, následně vyhodnocena a on-line zobrazována na dotykovém PLC panelu, který je součástí řídicí jednotky 23. Celé zařízení lze také zautomatizovat, kdy si zařízení samo upravuje rychlost a objem průtoku prvního a druhého proudu znečištěného vzduchu, udržuje hodnoty teplot řízením výkonu aplikovaných mikrovln a množství generovaného plazmatu.As shown in Fig. 2, the data from the thermometers 13. 17.18, the flow regulators 4, 14, the microwave generators 9, 19, the microwave tuner 8 and the ignition compressor 7 are fed to a control unit 23 which is provided with a software module. In the control unit 23 the data is stored in a data store, subsequently evaluated and displayed online on the touch PLC panel, which is part of the control unit 23. The whole device can also be automated, when the device itself adjusts the speed and flow volume of the first and second polluted stream air, maintains temperature values by controlling the power of the applied microwaves and the amount of plasma generated.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení pro odstraňování akutně toxických látek ze vzdušin, zejména při havarijních situacích podle tohoto technického řešení lze využít jako mobilní jednotku při akutních havarijních situacích či teroristických útocích nebo jako stabilní jednotku kompatibilní s ventilačním systémem budov pro odstraňování emisí ze vzdušin z výrobních hal.Equipment for removing acutely toxic substances from air, especially in emergency situations according to this technical solution can be used as a mobile unit in acute emergencies or terrorist attacks or as a stable unit compatible with the ventilation system of buildings to remove air emissions from production halls.

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

Device for removing acutely toxic substances from air, in particular in emergency situations, comprising a main polluted air inlet (33) connected to at least one microwave plasma source (6) flowing through the polluted air, characterized in that the microwave plasma source (6) is provided with a first inlet (1) for a first stream of polluted air and an outlet (30) of a microwave plasma source (6) connected to a flow quartz tube (10) arranged in the oxidation space (31) of the plasma oxidation chamber (11) in which the photocatalyst is arranged (12), wherein the photocatalyst (12) is arranged around the quartz tube (10), the oxidation space (31) has a second inlet (1) for a second stream of polluted air passed through the photocatalyst (12), and further has a plasma oxidation chamber (11). ) a mixing space (32) into which the quartz tube (10) and the outlet of the photocatalyst (12) open, and the device further comprises at least one reactor vessel (16) with a catalyst (15) for catalytic oxidation organic matter, which is connected to the outlet of the mixing space (32) of the plasma oxidation chamber (11) and which is provided with a microwave generator (19) for the catalytic oxidation of organic matter in the reactor vessel (16) and an outlet (24) of purified air.

Device according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one countercurrent air-to-air heat exchanger (20), wherein the first heat exchanger circuit (20) has a purified air outlet (24) at the inlet and a duct connected to the outlet. (25) for the removal of cooled purified air, and the second heat exchanger circuit (20) has an inlet (26) of a second polluted air stream connected to the inlet and a second polluted air stream line (27) connected to the second inlet (1) to its outlet. ) into the oxidation space (31) of the plasma oxidation chamber (11).

Device according to Claim 2, characterized in that the line (25) for discharging the cooled purified air is provided with at least one deozonator (21) for removing ozone, which is provided with an outlet (28) for the purified ozone-free air.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the microwave plasma source (6) is provided with a plasma microwave generator (9), a microwave tuner (8), an ignition compressor (7) and a working inlet (5). of air.

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the first inlet (1) for the first polluted air stream is provided with a baffle (3) with a steam pressure valve (2) and a plasma flow regulator (4).

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the plasma oxidation chamber (11) is a cylindrical vessel and the photocatalyst (12) forms an inner annulus surrounding the quartz tube (10).

Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the photocatalyst (12) consists of titanium dioxide.

Apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the reactor vessel (16) is cylindrical with a double jacket, wherein the distance between the inner jacket and the outer jacket is at least equal to the wavelength of the microwave generator (19) for catalytic oxidation of organic substances .

Apparatus according to claim 8, characterized in that the inner space defined by the inner shell of the reactor vessel (16) is filled with a granular alumina catalyst (15) impregnated with cobalt and / or manganese oxides or palladium or platinum.

Device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the reactor vessel (16) is provided with an inlet thermometer (13), a central thermometer (17) and an outlet thermometer (18).

-8CZ 34405 UI

Device according to one of Claims 2 to 10, characterized in that the heat exchanger (20) is provided with a flow regulator (14) for a second stream of polluted air.

Device according to claims 4, 5, 10 and 11, characterized in that it further comprises a control unit (23) to which a microwave tuner (8), a plasma microwave generator (9), a flow regulator (4) are connected. of the first polluted air stream, the ignition compressor (7), the flow regulator (14) of the second polluted air stream, the catalyst generator (19) for the catalyst, the inlet thermometer (13), the center thermometer (17) and the outlet thermometer (18).